Strom und Wärme aus Biomasse Optionen und deren Anwendungsfelder

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1 Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft Strom und Wärme aus Biomasse Optionen und deren Anwendungsfelder Hannes Wagner, Martin Kaltschmitt Quelle: BMU Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH) Eißendorfer Straße 40, D Hamburg,

2 Inhalt 1. Einführung 2. Thermochemische Umwandlung Wärmeerzeugung im kleinen Leistungsbereich Kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung Vergasung 3. Biochemische Umwandlung Biogas zur Strom- und Wärmeerzeugung 4. Schlussbetrachtung Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

3 Energiebedingte CO 2 -Emissionen in Mt/a Herausforderungen: Klimaschutz Pasterzegletscher Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

4 Biomassewandlung: Energieträgerbereitstellung BIOMASS ENERGY SOURCES Energy crops By-products & Residues Organic waste Harvesting / Collecting / Provision Pre-treatment Transport Storage THERMO-CHEMICAL CONVERSION PHYSICAL-CHEM. CONVERSION BIO-CHEMICAL CONVERSION Carbonisation Gasification Pyrolysis Pressing / Extraction Transesterification Anaerob. Fermentation Alcoholic Fermentation Composting Solid biofuel (e.g. pellets, wood residues) Gaseous biofuel (e.g. synthesis gas, biomethan) Liquid biofuel (e.g. vegetable oil, biodiesel, bioethanol, Fischer-Tropsch-diesel) Combustion POWER HEAT Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

5 Wärmebereitstellung aus EE in Deutschland Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

6 Biogene Festbrennstoffe Stückholz: Festbrennstoff mit stark variierenden Brennstoffeigenschaften Hackgut: Festbrennstoff mit mittleren Variationen der Brennstoffeigenschaften Pellets: Festbrennstoff mit kaum variierenden Brennstoffeigenschaften Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

7 Wärmebereitstellung: Pelletofen / Scheitholzofen Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

8 Stromerzeugung aus EE in Deutschland Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

9 Strom- und Wärmebereitstellung: Dampfkraftprozess Drosselventil Luft Abgas Biomasse Kessel Boiler Dampfturbine Druckminderventil Speisepumpe G Kondensatpumpe Speisewasserbehälter Heizkondensator Wärmeabnehmer Wasser Kondensattank Wasseraufbereitung Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

10 Rost- und Wirbelschichtfeuerung Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

11 Biomasse Mitverbrennung im Kohlekraftwerk Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

12 Vergasungssysteme Einstellung der Brennstoffeigenschaften Primärmaßnahmen Sekundärmaßnahmen Anforderungen an Gaseigenschaften Brennstoff Brennstoff Gasnutzung Vergasung Rohgas Reingas Gasreinigung Bereitstellung Strom Aufbereitung Trocknung Förderung Festbett Bewegtbett Sonderverfahren Partikelabsch. Teerentfernung Alkalienentfernung etc. Gasmotor Gasturbine Mikro-GT Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

13 Vergasungsanlagen zur Strombereitstellung Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

14 Zweibettwirbelschichtvergasung in Güssing Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

15 Biochemische Umwandlung: Biogas Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

16 Strom- und Wärmebereitstellung mit Biogas Quelle: FNR 2006 Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

17 Reinigung Strom- und Kraftstofferzeugung aus Biogas Biogasnetz Wärme KWK- Anlage Strom Wärme Biogas Produktion Gasnetz Aufbereitung Kraftstoff Produktion Aufbereitung Transport Nutzung anaerobe Fermentation thermo-chemische Methanisierung DWA DWW Amin-Wäsche Erdgasnetz Biogas- Mikronetze Verstromung Wärmeerzeugung Kraftstoffbereitstellung (Rohstoff für die chemische Industrie) Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

18 Zusammenfassung Vor dem Hintergrund steigender Treibhausgasemissionen stellt die Biomasse eine vielseitige Option zur klimaschonenden Energiebereitstellung dar. Biomasse gewinnt für die Bereitstellung von Strom und Wärme zunehmend an Bedeutung. Als wesentliche Umwandlungsoptionen stehen dabei die direkte Verbrennung, die anaerobe Fermentation sowie zunehmend die thermochemische Vergasung zur Verfügung. Aus der Energiesystemsicht ist die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme in KWK-Anlagen vorteilhaft. Zur reinen Stromerzeugung stellt die Mitverbrennung in Steinkohlekraftwerken eine effiziente Alternative dar. Im Bereich der Biogaserzeugung ist insbesondere die Aufbereitung und Einspeisung ins Erdgasnetz vorteilhaft, da so ein zeitliche und räumliche Entkoppelung von Erzeugung und Nutzung möglich ist. Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,

19 Strom und Wärme aus Biomasse Optionen und deren Anwendungsfelder Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE), Technische Universität Hamburg-Harburg Eissendorfer Str. 40; D Hamburg Tel. / Fax: / 2315 Ansprechpartner: Hannes Wagner Werkstatt, Wissenschaft, Wirtschaft Praxis der Biomassenutzung Rendsburg,